권선형 유도전동기

산업 현장에서 많이 사용되는 전동기인 3상 유도전동기는 농형 유도전동기와 권선형 유도전동기가 존재합니다. 기동 시 큰토크가 필요한 현장에서는 권선형 유도전동기를 사용하게 됩니다. 오늘은 이 권선형 유도전동기의 구조와 기동방법 등에 대해 알아보겠습니다.

권선형 유도전동기 [출처 : 현대일렉트릭]

권선형 유도전동기의 구조

권선형 유도전동기의 구조는 농형 유도전동기의 구조와는 여러 다른 점이 존재합니다. 첫째로 회전자(Rotor)가 고정자(Stator)와 마찬가지로 코일로 감겨져 있습니다. 유도전동기에 전원을 공급하면 고정자에 회전하는 자기장이 형성이 됩니다. 이 자기장은 회전자 코일에 전류가 흐르게 합니다. 두번째로 농형 유도전동기 다른 구조로 슬립링(Slip ring)이 있습니다. 회전자 코일에 흐르는 전류는 회전자 코일 끝에 연결된 슬립링으로 흐르게 됩니다. 슬립링을 설치하는 이유는 간단합니다. 회전자에 코일이 말단부까지 연결되면 회전 시 코일이 엉키게 되기 때문에 이를 방지하기 위해 고안한 방법입니다. 슬립링 표면에는 브러쉬(Brush)가 접촉하게 되고 이 브러쉬를 통해서 2차측으로 전류를 흘려보내게 됩니다. 브러쉬는 회전하는 슬립링에 의해 마모가 되기에 주기적인 관리 및 교체가 필요하게 됩니다. 셋째로 권선형 유도전동기는 2차측에 저항기가 연결되게 됩니다. 이 저항기는 저항값을 가변함으로써 기동전류를 제한하는 역할을 하게 됩니다. 농형 유도전동기는 기동전류가 높아 이를 줄이기 위해 Y-Δ 기동 같은 방법을 써야하지만 권선형 유도전동기는 저항값을 크게 하여 기동하면서 점차적으로 저항값을 줄이는 방법으로 기동전류를 제한하는 장점이 있습니다.

회전자(Rotor)와 슬립링(Slip ring) [출처 : 효성중공업]

 

저항기 [출처 : 신성기전]

 

권선형 유도전동기와 농형 유도전동기를 비교해서 보시기 바랍니다.

3상 농형 유도 전동기

 

또한 Y-Δ 기동이 궁금하신 분들은 아래 링크를 참조하세요.

 

Y-Δ(와이-델타) 기동

권선형 유도전동기의 속도-토크 특성

권선형 유도전동기에서 2차측 저항의 크기가 커질수록 낮은 속도에서 최대 토크점이 존재합니다. 아래의 권선형 유도전동기의 토크 곡선을 보면 저항이 작을수록 최대토크 점이 높은 rpm에서 형성되는 것을 확인할 수 있습니다. 최대 토크점은 변하지 않고 최대 토크가 발생되는 슬립이 달라집니다. 이를 통해 저항의 조정으로 어떤 속도에서 최대의 토크를 낼 수 있도록 제어가 가능합니다. 이는 2차측 저항이 없는 농형 유도전동기에서는 불가능한 것입니다.

유도전동기 속도-토크 특성곡선

권선형 유도전동기의 특징

1) 높은 기동 토크가 요구되는 부하에 적합합니다.

- 농형 유도전동기는 정격의 100~120% 정도의 기동토크가 발생하나 권선형 유도전동기는 200 ~ 250%의 정격토크가 발생합니다.

 

2) 관성이 큰 부하를 기동시키기에 적합합니다.

- 농형 유도전동기는 기동전류가 너무 크게 증가하게 되므로 기동전류를 제한할 수 있는 권선형 유도전동기가 쓰입니다.

 

3) 기동전류가 농형 유도전동기 보다 낮습니다.

 

4) 운전 효율과 역률은 비교적 좋지 않습니다.

-  2차측 저항과 회전자의 권선에 의한 저항으로 인해 권선형 유도전동기는 농형 유도전동기에 비해 슬립이 커지게 되므로 낮은 rpm으로 회전하게 됩니다. 이에 따라 효율과 역률이 낮은 단점이 있습니다.

 

5) 농형 유도전동기 보다 유지보수 비용이 큽니다.

- 구조가 복잡하고 저항기와 같은 2차측에 부수 설비들도 존재하기에 농형 유도전동기에 비해 유지보수 비용이 큽니다.